The Journal of the Korea Contents Association (한국콘텐츠학회논문지)

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Secure and Energy Efficient Protocol based on Cluster for Wireless Sensor Networks

무선 센서 네트워크에서 안전하고 에너지 효율적인 클러스터 기반 프로토콜

  • Published : 2010.02.28
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Abstract

Because WSNs operate with limited resources of sensor nodes, its life is extended by cluster-based routing methods. In this study, we use data on direction, distance, density and residual energy in order to maximize the energy efficiency of cluster-based routing methods. Through this study, we expect to minimize the frequency of isolated nodes when selecting a new cluster head autonomously using information on the direction of the upper cluster head, and to reduce energy consumption by switching sensor nodes, which are included in both of the new cluster and the previous cluster and thus do not need to update information, into the sleep mode and updating information only for newly included sensor nodes at the setup phase using distance data. Furthermore, we enhance overall network efficiency by implementing secure and energy-efficient communication through key management robust against internal and external attacks in cluster-based routing techniques. This study suggests the modified cluster head selection scheme which uses the conserved energy in the steady-state phase by reducing unnecessary communications of unchanged nodes between selected cluster head and previous cluster head in the setup phase, and thus prolongs the network lifetime and provides secure and equal opportunity for being cluster head.

무선 센서 네트워크에서는 센서 노드의 제한된 자원으로 동작하기 때문에 클러스터 기반의 라우팅 방법을 통해 네트워크의 수명을 향상시키고 있다. 본 논문에서는 클러스터 기반의 라우팅 기법이 가진 에너지 효율을 최대화하기 위해 방향, 거리, 밀도, 그리고 잔여 에너지량을 사용하고자 한다. 상위 클러스터 헤드의 방향 정보를 이용하여 새로운 클러스터 헤드를 자율적으로 선출할 때 고립 노드의 발생 빈도를 최소화하고, 거리 정보를 이용하여 셋업 단계에서 새로운 클러스터와 이전의 클러스터 모두에 포함되어 정보를 갱신할 필요가 없는 센서 노드들을 슬립 모드로 전환하여 에너지 소모를 줄이며, 단지 새로 가입되는 센서노드만 정보 교환함으로써 불필요한 에너지 소비를 줄이고자 한다. 뿐만 아니라, 클러스터 기반의 라우팅 기법에서 내부나 외부의 공격에 강한 키 관리 기법을 통해 안전하고 에너지 효율적인 통신이 가능하도록하여 전체적인 네트워크 효율을 높이고자 한다. 따라서 전체 네트워크내의 멤버들에게 클러스터 헤드가 될 수 있는 안전하고 균등한 기회를 주고자 하는 클러스터 헤드 선출 기법을 제안한다.

Keywords

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